大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)性能研究.pdf

1、磁力傳動(dòng)技術(shù)是應(yīng)用永磁材料或電磁機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的磁力作用，實(shí)現(xiàn)力或力矩非接觸式傳遞的一種技術(shù)，在小間隙條件下的研究與應(yīng)用已十分廣泛，但大間隙條件下磁力傳動(dòng)技術(shù)的研究較少。永磁軸流式血泵外磁驅(qū)動(dòng)屬于大間隙磁力傳動(dòng)技術(shù)范疇，有助于實(shí)現(xiàn)血泵的微型化，現(xiàn)已成為血泵驅(qū)動(dòng)技術(shù)研究的熱點(diǎn)，然而由于其實(shí)際的磁極間隙遠(yuǎn)大于經(jīng)典磁力傳動(dòng)所設(shè)定的范圍，存在著系統(tǒng)空間磁場(chǎng)與驅(qū)動(dòng)力矩隨磁極間隙增大而迅速減小的難題，因此限制了大間隙條件下磁力傳動(dòng)技術(shù)的研究與應(yīng)用。

2、r>　　 本文以實(shí)現(xiàn)大間隙條件下磁力傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用、推動(dòng)微型軸流式血泵的臨床化為目標(biāo)，提出一種基于行波磁場(chǎng)與永磁齒輪的磁場(chǎng)相耦合、驅(qū)動(dòng)永磁齒輪旋轉(zhuǎn)的大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)方案，研究系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)方案、空間磁場(chǎng)、驅(qū)動(dòng)力矩、矩角特性等關(guān)鍵理論，設(shè)計(jì)永磁軸流式血泵大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)行系統(tǒng)空間磁場(chǎng)和驅(qū)動(dòng)力矩實(shí)驗(yàn)研究。研究結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)驅(qū)動(dòng)能力的、適用于永磁軸流式血泵驅(qū)動(dòng)及類(lèi)似應(yīng)用場(chǎng)合的大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)有指導(dǎo)價(jià)值。
　　 本論文的主要研

3、究?jī)?nèi)容與相應(yīng)的結(jié)論：
　　 1、大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與仿真
　　 提出了大間隙條件下實(shí)現(xiàn)徑向充磁的永磁齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的磁力傳動(dòng)系統(tǒng)新方案，并對(duì)其進(jìn)行有限元數(shù)值仿真，得到了系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力矩隨永磁體轉(zhuǎn)角的變化規(guī)律以及大間隙條件下磁力傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。研究結(jié)果表明：按仿真結(jié)果設(shè)計(jì)磁力傳動(dòng)系統(tǒng)電磁體結(jié)構(gòu)和線圈通電時(shí)序，可實(shí)現(xiàn)大間隙條件下具有較強(qiáng)驅(qū)動(dòng)力矩的磁力傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用。
　　 2、大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)空間磁場(chǎng)研究
　

4、　 建立了大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)電磁體各個(gè)磁極狀態(tài)下的空間磁場(chǎng)數(shù)學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行解析求解，揭示了系統(tǒng)空間磁場(chǎng)的分布規(guī)律。研究結(jié)果表明：通過(guò)使電磁體和永磁體垂直方向的耦合距離盡可能小、將永磁體相對(duì)于電磁體沿水平方向置于確定的空間區(qū)域等措施，可使永磁體始終處于有利于轉(zhuǎn)動(dòng)的較強(qiáng)空間磁場(chǎng)中。
　　 3、大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力矩研究
　　 建立了大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力矩計(jì)算模型，并對(duì)其進(jìn)行解析求解，揭示了系統(tǒng)主要參數(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)力

5、矩的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明：通過(guò)適當(dāng)增加線圈匝數(shù)、增大線圈通電電流、增大永磁體外徑、在電磁體和永磁體間隙許可的范圍內(nèi)盡量減小系統(tǒng)主從磁極耦合距離、增大永磁體的磁化強(qiáng)度和軸向長(zhǎng)度、將主從磁極沿y方向的左方向偏移和右方向偏移量控制在確定區(qū)間內(nèi)等方法，可使系統(tǒng)獲得較大的驅(qū)動(dòng)力矩。
　　 4、大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)矩角特性研究
　　 建立了系統(tǒng)電磁體各個(gè)磁極狀態(tài)區(qū)間的矩角特性計(jì)算模型，并對(duì)其進(jìn)行解析求解，得到了描述系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)力矩隨永磁

6、體轉(zhuǎn)角變化規(guī)律的矩角特性。研究結(jié)果表明：通過(guò)增大系統(tǒng)線圈通電電流、匝數(shù)、磁齒輪的磁化強(qiáng)度、磁齒輪的外徑、磁齒輪的軸向長(zhǎng)度等參數(shù)，可調(diào)節(jié)系統(tǒng)矩角特性曲線、提高系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)能力。
　　 5、大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)空間磁場(chǎng)和驅(qū)動(dòng)力矩實(shí)驗(yàn)研究
　　 將相應(yīng)理論研究成果應(yīng)用于永磁軸流式血泵外磁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，制作了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行大間隙磁力傳動(dòng)系統(tǒng)空間磁場(chǎng)和驅(qū)動(dòng)力矩等兩方面的實(shí)驗(yàn)研究，研究結(jié)果驗(yàn)證了系統(tǒng)空間磁場(chǎng)和驅(qū)動(dòng)力矩方面的理論成果。